C 启动程序需要什么？

Question

引用一本unix编程书籍，

当 C 程序被执行时 kernelby，exec 函数之一 调用特殊的启动例程。这 函数在 main 之前调用 函数被调用。可执行文件 程序文件将该例程指定为 程序的起始地址； 这是由链接编辑器设置的 它由 C 编译器调用。这 启动例程取值 内核命令行参数和 环境并设置好 主函数被称为 之前已显示。

为什么我们需要一个中间人启动例程。 exec 函数可以直接调用 main 函数，并且内核可以直接将命令行参数和环境传递给 main 函数。为什么我们需要中间的启动例程？

Answer 1

因为C没有“插件”的概念。因此，如果您想使用malloc()，就必须有人初始化必要的数据结构。 C 程序员很懒，不想一直编写这样的代码：

main() {
    initialize_malloc();
    initialize_stdio();
    initialize_...();
    initialize_...();
    initialize_...();
    initialize_...();
    initialize_...();

    ... oh wow, can we start already? ...
}

因此 C 编译器会找出需要做什么，生成必要的代码并设置一切，以便您可以从您的立即编写代码。

Answer 2

启动例程初始化CRT（即创建CRT堆以便malloc/free工作，初始化标准I/O流等）；对于 C++，它还调用全局的构造函数。可能还有其他特定于系统的设置，您应该检查运行时库的来源以获取更多详细信息。

Answer 3

调用 main() 是 C 的事情，而调用 _start() 是内核的事情，由二进制格式标头中的入口点指示。 （为了清楚起见：内核不想或不需要知道我们称之为 _start）

如果您有一个非 C 二进制文件，则可能没有 main() function，你可能根本没有“函数”的概念。

所以实际的问题是：为什么编译器不给出 main() 的地址作为起点？这是因为典型的 libc 实现想要在真正启动程序之前进行一些初始化，请参阅其他答案。

例如，编辑，您可以像这样更改入口点：

$ cat entrypoint.c 
int blabla() { printf("Yes it works!\n"); exit(0); } 
int main() { printf("not called\n"); }

$ gcc entrypoint.c -e blabla

$ ./a.out 
Yes it works!

Answer 4

还需要了解的是，应用程序是在用户模式下执行的，任何系统都会调用、设置特权位并进入内核模式。这有助于防止用户访问内核级系统调用和许多其他复杂情况，从而提高操作系统的安全性。因此，对 printf 的调用将捕获、设置内核模式位、执行代码，然后重置为用户模式并返回到您的应用程序。

CRT 需要帮助您并允许您在 Windows 和 Linux 中使用您想要的语言。它提供了一些非常基本的操作系统引导，为您提供用于开发的功能集。